Tikus dari Dua Ayah ini Berhasil Bertahan Hidup Berkat Modifikasi Genetik

PARA ilmuwan di Tiongkok berhasil menemukan metode baru untuk membiakkan tikus dengan dua orang tua jantan. Bayi tikus yang dihasilkan dapat bertahan hidup hingga dewasa.

Ini bukan pertama kalinya ilmuwan berhasil membiakkan tikus dengan dua ayah; sebuah tim penelitian di Jepang melakukannya tahun 2023, dengan pendekatan yang berbeda. Dalam studi baru ini, yang diterbitkan di jurnal Cell Stem Cell, ilmuwan tidak hanya berhasil membiakkan tikus dua ayah yang dapat hidup hingga dewasa, tetapi juga melakukannya dengan cara yang dapat memberikan wawasan baru tentang rangkaian gen kompleks yang aktivitasnya bervariasi tergantung pada orang tua mana yang mewariskannya. Masalah dengan gen-gen ini, yang dikenal sebagai "gen imprinting," dapat menyebabkan berbagai gangguan pada manusia, termasuk sindrom Angelman.

"Saya mengagumi pekerjaan ini — saya rasa ini adalah pendekatan yang penting," kata Keith Latham, seorang profesor ilmu hewan serta obstetri, ginekologi, dan biologi reproduksi di Michigan State University, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. "Ini adalah langkah signifikan lainnya dalam memahami biologi imprinting," ujarnya kepada Live Science.

Baca juga : 10 Bahan Alami Pengusir Tikus yang Efektif dan Ramah Lingkungan

Mengubah "gen imprinting"

Dalam studi 2023, ilmuwan di Jepang mengumpulkan sel-sel kulit dari tikus jantan dewasa dan mengubah kulit tersebut menjadi sel induk yang dapat digunakan untuk membuat telur. Dengan teknik cerdas, tim memastikan setiap sel telur yang dihasilkan membawa dua kromosom X. Tim kemudian membuahi telur-telur ini dengan sperma dari tikus jantan, menghasilkan sejumlah kecil keturunan yang genetiknya hanya berasal dari tikus jantan.

Studi baru ini, yang dilakukan di Tiongkok, menggunakan pendekatan yang berbeda untuk mencapai hasil yang serupa.

Para peneliti mulai dengan menghapus DNA dari telur yang belum matang, atau oosit, yang diambil dari tikus betina. Mereka kemudian memperkenalkan sperma ke dalam telur untuk menumbuhkan sel-sel induk unik yang hanya terlihat pada embrio. Sel-sel induk embrionik ini, bersama dengan sperma dari tikus jantan, kemudian disuntikkan ke dalam telur kedua. Ini akhirnya menghasilkan telur yang dibuahi yang dapat berkembang menjadi anak tikus dengan DNA dari dua ayah.

Baca juga : Penelitian Ungkap Asal Usul Bahasa Mediterania

Sebagai langkah penting, ilmuwan memperkenalkan 20 modifikasi genetik ke dalam DNA sel-sel induk. Modifikasi-modifikasi ini mengubah aktivitas gen imprinting, yang unik karena keturunannya mewarisi dua salinan, tetapi hanya membutuhkan satu salinan untuk berfungsi. Jadi, dalam setiap sel, satu salinan dari setiap gen imprinting dimatikan sementara salinan kedua tetap berfungsi.

Proses ini dikenal sebagai "imprinting genomik," dan ketika hal ini berjalan salah, gangguan imprinting muncul, menyebabkan masalah dengan pertumbuhan dan perkembangan. Ketika mencoba membuat embrio dengan DNA dari dua ayah, biasanya akan muncul banyak masalah imprinting karena terlalu banyak gen paternal yang tetap aktif dan tidak ada gen maternal yang dapat mengimbanginya.

"Pendekatan kami secara langsung menargetkan gen imprinting, yang telah lama diduga memainkan peran sentral dalam hambatan reproduksi bi-paternal," yang memperumit tantangan untuk menghasilkan keturunan dengan dua orang tua jantan, kata Zhi-kun Li, rekan penulis utama studi ini dan seorang profesor di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok di Beijing.

Baca juga : Cara Kerja Tes DNA untuk Mengetahui Asal Usul Keluarga dan Hubungan Kekerabatan

Dalam studi sebelumnya, Li dan rekan-rekannya hanya memodifikasi tujuh titik hotspot imprinting, atau "lokus" dalam genom, dan menghasilkan janin tikus yang berhasil melewati kehamilan, tetapi tikus tersebut mati setelah lahir, kata Li. Tikus tersebut mengalami kelainan, seperti hernia umbilikalis, lidah yang menonjol, dan organ internal yang membesar.

Secara sistematis, para peneliti mengidentifikasi asal-usul genetik dari masing-masing masalah ini dan memperkenalkan lebih banyak modifikasi genetik pada tikus. Dengan 18 modifikasi, tikus tersebut membutuhkan bantuan menyusui di masa bayi tetapi dapat mencapai usia dewasa. Dengan 19 modifikasi, mereka mengalami masalah dengan pertumbuhan plasenta selama kehamilan tetapi lebih baik setelah lahir. Satu modifikasi tambahan tampaknya menyelesaikan masalah plasenta tersebut.

Menariknya, imprinting tampaknya menjadi masalah yang lebih besar untuk diatasi pada keturunan bipaternal dibandingkan dengan keturunan bimaternal, catat para penulis dalam laporan mereka. Dalam pekerjaan mereka sebelumnya, mereka berhasil membiakkan tikus dengan dua ibu yang bertahan hidup hingga dewasa dengan lebih sedikit modifikasi genetik, seperti halnya kelompok penelitian lainnya. 

Baca juga : Ilmuwan Berhasil Ciptakan Tikus Hidup Menggunakan Gen Organisme Lain, Kok Bisa?

"Cukup mengejutkan manipulasi hanya terhadap 20 gen imprinting memungkinkan perkembangan relatif normal pada embrio bipaternal, padahal ada ratusan lokus imprinting pada tikus," kata Dr Kotaro Sasaki, seorang profesor asosiasi di Sekolah Kedokteran Hewan Universitas Pennsylvania dan Sekolah Kedokteran Perelman yang tidak terlibat dalam pekerjaan ini.

Namun, tikus yang dihasilkan masih memiliki kekurangan, termasuk usia hidup yang lebih pendek dibandingkan tikus normal, kata Sasaki. Percobaan menunjukkan bahwa tikus tersebut juga tidak subur. Sebaliknya, beberapa tikus yang dibiakkan di Jepang dan bertahan hingga dewasa adalah subur.

"Langkah kami selanjutnya termasuk menyempurnakan pendekatan penyuntingan gen untuk menghasilkan hewan bipaternal yang lebih sehat," kata Li. Kemungkinan besar gen imprinting tambahan dapat dimodifikasi untuk mengatasi masalah kesehatan yang tersisa, katanya. Tim ini juga ingin mencoba pendekatan mereka pada spesies hewan lain untuk melihat seberapa baik itu dapat diterjemahkan.

Dalam jangka panjang, jalur penelitian ini dapat membantu ilmuwan memahami gangguan imprinting dengan lebih baik, yang berpotensi membuka jalan untuk pengobatan yang menggunakan penyuntingan gen untuk memperbaikinya pada manusia, kata Li.

Latham menambahkan dengan memahami jalur genetik yang terlibat, ilmuwan mungkin dapat mengidentifikasi cara untuk mengatasi gangguan ini dengan obat-obatan, daripada penyuntingan gen. Dia juga menambahkan penelitian ini dapat memiliki aplikasi dalam pertanian, jika pada akhirnya membantu peternak menumbuhkan sifat yang diinginkan pada ternak, misalnya.

Ketika berkaitan dengan manusia, Latham mengatakan kita akan ingin lebih memahami risiko dan manfaat pendekatan ini sebelum mencoba menggunakannya pada manusia. Sasaki menggemakan perasaan ini, mencatat bahwa sejumlah hambatan teknologi dan dilema etika "semua menghambat penerapan klinis pada manusia dalam waktu dekat." (Live Science/Z-3)